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Opérer à l'intérieur d'un cœur battant
Réparer le cœur est difficile. Certaines procédures doivent être effectuées sur un organe stationnaire, le cœur est donc arrêté et le patient placé sous une machine de circulation extracorporelle. Mais arrêter le cœur augmente le risque de lésions cérébrales. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université Harvard et de l'Hôpital pour enfants de Boston testent un système robotique qui pourrait aider les chirurgiens à effectuer une réparation valvulaire courante pendant que le cœur bat. Le système utilise des images échographiques 3D pour prédire et compenser le mouvement du cœur afin que le chirurgien puisse travailler sur la valve mitrale d'un patient lorsqu'elle se déplace.
Cible mouvante: Ce dispositif permet aux chirurgiens d'attacher de petits ancrages aux tissus à l'intérieur d'un cœur qui bat en compensant le mouvement du cœur.
Quelque 50 000 personnes par an, rien qu'aux États-Unis, subissent une chirurgie de la valvule mitrale, selon Robert Howe , professeur d'ingénierie à Harvard et chercheur sur le projet. C'est une préoccupation clinique urgente.
Le but de la procédure est de diminuer la taille de la valve. Traditionnellement, cela se fait en plaçant un anneau rigide autour de la valve et en la suturant en place à la main.
Nous savons réparer les valves. Mais ce que les patients et les médecins veulent, c'est un rétablissement plus rapide, explique Marc Gillinov, chirurgien cardiaque à la Cleveland Clinic qui n'a pas été impliqué dans la recherche. Cela peut prendre deux ou trois mois pour qu'un patient se remette d'une procédure à cœur ouvert ; si le cœur ne devait pas être arrêté, le temps de récupération pourrait diminuer considérablement. Effectuer l'opération à cœur battant donnerait également au chirurgien un retour instantané sur l'efficacité de la procédure. Vous saurez tout comme vous le faites si la vanne fonctionne bien, dit Gillinov.
Howe dit que, de plus, un certain nombre d'études montrent que l'arrêt du cœur peut entraîner des déficits cognitifs à long terme, et que les personnes âgées ou fragiles en particulier ne réagissent pas toujours bien aux machines de contournement. Il espère que son système rendra la chirurgie cardiaque plus sûre.
Contrairement à la réparation traditionnelle de la valvule mitrale, la procédure de Howe n'implique pas l'ouverture du cœur lui-même. Au lieu de cela, une aiguille creuse est insérée dans l'organe. L'aiguille est utilisée pour introduire de petits points d'ancrage dans le cœur et les fixer au tissu autour de la valve mitrale. Les ancres peuvent ensuite être réunies par un fil de suture pour réduire la taille de l'ouverture de la valve. Le défi ici est que [pour fixer les ancres] nous devons garder une trace de l'endroit où se trouve le tissu cardiaque, car le cœur bouge continuellement, explique Howe. L'équipe de Howe a choisi d'utiliser l'échographie 3D pour visualiser les mouvements cardiaques, car avec d'autres techniques d'imagerie, telles que la vidéo, les structures internes de l'organe auraient été masquées par la circulation sanguine.
Les données des images échographiques 3D sont analysées à l'aide d'un logiciel spécial écrit par les chercheurs. Le logiciel peut prédire où se situera le tissu cardiaque dans environ 70 à 100 millisecondes dans le futur, de sorte que la position de la pointe de l'outil chirurgical portable peut être ajustée en conséquence. Les capteurs de l'outil détectent également s'il entre en contact avec le tissu. Nous pouvons détecter très rapidement si les choses s'écartent considérablement de ce qui est prédit, puis retirer [l'instrument] pour l'écarter, explique Howe.
Après avoir étudié le mouvement de vrais cœurs, les chercheurs ont développé un modèle en mousse pour tester si leur appareil augmentait la dextérité d'un petit groupe de chirurgiens invités à fixer des ancres à la mousse dans des positions particulières. Howe dit que les performances des chirurgiens ont été considérablement améliorées lorsqu'ils ont utilisé le système de compensation de mouvement. Sans cela, le taux d'échec était beaucoup plus élevé, et les forces qu'ils appliquaient étaient également beaucoup plus élevées, dit-il. En milieu clinique, appliquer trop de force sur la valve pourrait endommager le tissu cardiaque. Howe dit que le système permet aux chirurgiens de fixer les ancrages à un à deux millimètres de leur position prévue, ce qui est bien, compte tenu de la souplesse du tissu cardiaque.
C'est une recherche très prometteuse, dit Cenk Cavusoglu , professeur agrégé de génie électrique et d'informatique à l'Université Case Western Reserve. Cavusoglu travaille sur un système similaire pour permettre aux chirurgiens d'effectuer un pontage aorto-coronarien. Bien que la procédure elle-même soit assez différente, le besoin de compensation de mouvement est le même. Cavusoglu dit qu'il est impressionné par la conception simple de l'outil de réparation de valve et par les résultats des chercheurs jusqu'à présent.
Shelten Yuen , un doctorant de Harvard qui a travaillé sur le système de compensation de mouvement, affirme que les essais préliminaires sur les animaux ont déjà commencé. Mais il reste encore beaucoup de travail à faire pour perfectionner l'outil. Il y a beaucoup d'intérêt de ma part en termes d'incorporation de capteurs supplémentaires, tels que des électrocardiogrammes et des capteurs de force, dit Yuen.
Romuald Ginhoux, analyste de systèmes logiciels médicaux à Technologies médianes , en France, convient que des capteurs supplémentaires pourraient rendre le système plus précis. Ginhoux a également été impressionné par la petite taille de l'appareil, qui est à peu près aussi gros qu'un fer à souder. Ginhoux dit qu'en 2003, il a travaillé sur des robots similaires pour les chirurgies cardiaques, mais qu'ils avaient la taille d'un vrai bras.
Yuen dit qu'il espère rendre l'appareil encore plus petit et plus léger afin qu'il réponde mieux aux légères pressions, donnant aux chirurgiens une meilleure sensation du tissu cardiaque.